(57)【要約】【課題】  一種のフィードバック式モジュール化燃料電池装置を提供する。【解決手段】  エネルギー管理ユニットを燃料電池ユニットが電力の発生効果を管理することに用い、これら構成デバイスには、燃料電池ユニットが電気化学的反応を起こす使用燃料の燃料温度変化、燃料液位変化、燃料濃度変化の検出、及び、これら変化に対応するセンサー信号を出力するセンサーモジュールと、信号伝送、及び、電力伝送のルートとして提供される出力/入力インターフェースと、これら燃料電池ユニットとの接続とこれら燃料電池ユニットから発生した電力を受け、また、安定化電力の供給電圧を出力する定電圧モジュールと、これらセンサー信号、及び、出力/入力インターフェースを経由して受信した信号に基づいて、これら燃料電池ユニットから電力を発生する効果を管理するマイクロプロセッサと、これらを電気的に接続する電気回路を含む。【選択図】    図１
0003117546.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一種のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、
１個以上の燃料電池ユニットと、
これら燃料電池ユニットが電力の発生効果を管理することに用いるエネルギー管理ユニットを含み、
燃料電池ユニットが少なくとも電気化学的反応を起こす使用燃料の燃料温度変化、燃料液位変化、燃料濃度変化の検出、及び、これら変化に対応するセンサー信号を出力するセンサーモジュールと、
信号伝送、及び、電力伝送のルートとして提供される出力/入力インターフェースと、
これら燃料電池ユニットとの接続とこれら燃料電池ユニットから発生した電力を受け、また、安定化既定電圧を出力する定電圧モジュールと、
これらセンサー信号、及び、出力/入力インターフェースを経由して受信した信号に基づいて、これら燃料電池ユニットから電力を発生する効果を管理するマイクロプロセッサと、
これら燃料電池ユニット、該センサーモジュール、該出力/入力インターフェース、該定電圧モジュール、及び、該マイクロプロセッサを電気的に接続する電気回路を含むことを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、これら燃料電池ユニットと該エネルギー管理ユニットが、共同で同一回路板に設置されることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項３】
請求項２記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その回路板が、プリント回路板であることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項４】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その出力/入インターフェースは、コネクタ、金端子のいずれかを選択することを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項５】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、そのセンサーモジュールは、少なくとも温度センサー、液位センサー、濃度センサーを含むことを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項６】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、これらセンサーデバイスは、マイクロマシン技術で製造されたセンサーデバイスであることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項７】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、そのフィードバック式モジュール化燃料電池装置には、更に一歩進んで、燃料をこれら燃料電池ユニットに供給することに用いる燃料供給装置を含むことを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項８】
請求項７記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その燃料供給装置が供給する燃料の流量は、該マイクロプロセッサで制御されることができることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項９】
請求項７記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その燃料供給装置は、該出力/入力インターフェースに電気的に接続することを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１０】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、そのフィードバック式モジュール化燃料電池装置は、更に一歩進んで、燃料循環装置を含むことを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その燃料循環装置は、該出力/入力インターフェースに電気的に接続することを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１２】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その燃料電池は、液体型燃料電池であることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１３】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その燃料電池は、ガス型燃料電池であることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１４】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、これら燃料電池は、プリント回路板の製造工程を用いて製造されることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１５】
請求項１記載のフィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その定電圧モジュールと該マイクロプロセッサは、単体の電子デバイスに統合されることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【請求項１６】
請求項１記載フィードバック式モジュール化燃料電池装置において、その定電圧モジュールと該マイクロプロセッサは、それぞれ単独の電子デバイスであることを特徴とする、フィードバック式モジュール化燃料電池装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、一種の燃料電池に関り、特にフィードバック式モジュール化燃料電池装置で、回路板を介してエネルギー管理ユニット、及び、燃料電池を統合し、エネルギー管理を具備した燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池は、メタノールなどの水素を含む燃料を利用し、酸化還元反応を経た後、電流ループを形成して電源の供給に用いている。この種の燃料電池に必要な反応物内にはメタノール燃料のような液体燃料を備え、かつ反応後の主な生成物である水と二酸化炭素について、燃料電池に流体燃料を充填する容器構造、及び、燃料流動を押進する機構を備えさせなければならない。但し、一般燃料電池には、例えば燃料の濃度、燃料の流量、電池の温度などのような定常状態の条件を具備することによって、好ましいエネルギー発生効率を有すことできるが、この種の燃料電池内には状態条件に関するセンサー、及び、制御が具わっていない。これにより、本考案は、従来の燃料電池の欠陥に基づき、改良に努めることで一種のフィードバック式モジュール化燃料電池装置を考案した。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案の主な目的は、一種のワンボード型の燃料電池装置を提供し、また、エネルギー管理能力も備え、且つ、安定化電力の供給電圧を出力できるようにすることにある。
【０００４】
本考案の別な目的は、一種のワンボード型の燃料電池装置を提供し、燃料電池の現在の状態条件をフィードバックすることもでき、且つ、安定化電力の供給電圧を出力できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本考案は一種のフィードバック式モジュール化燃料電池装置で、１個以上の燃料電池ユニット、及び、これら燃料電池ユニットが電力の発生効果を管理することに用いるエネルギー管理ユニットを含む。エネルギー管理ユニットには、燃料電池ユニットが電気化学的反応を起こす使用燃料の燃料温度変化、燃料液位変化、燃料濃度変化の検出、及び、これら変化に対応するセンサー信号を出力するセンサーモジュールと、信号伝送、及び、電力伝送のルートとして提供される出力/入力インターフェースと、これら燃料電池ユニットとの接続とこれら燃料電池ユニットから発生した電力を受け、また、安定化電力の供給電圧を出力する定電圧モジュールと、これらセンサー信号、及び、出力/入力インターフェースを経由して受信した信号に基づいて、これら燃料電池ユニットから電力を発生する効果を管理するマイクロプロセッサと、これら燃料電池ユニット、センサーモジュール、出力/入力インターフェース、定電圧モジュール、及び、マイクロプロセッサを電気的に接続する電気回路を含む。
【０００６】
該項目を熟知する技術者に本考案の目的、特徴、及び、効果を理解してもらうため、下記の具体的な実施例を介すると共に付属の図式を組み合わせ、本考案に対する詳細な説明を以下のとおり行うものである。
【考案の効果】
【０００７】
本考案のフィードバック式モジュール化燃料電池装置の長所と効果は明らかに増進の道をたどっており、それは以下のとおりである。
1.少なくとも１個以上の燃料電池ユニットとエネルギー管理ユニットを同一プリント回路板に設置した実施例で、容易に軽い、薄い、短い、小さいというスマートタイプの燃料電池システムを実現できる。
2.フィードバック式モジュール化燃料電池装置は、モジュール化の特性を容易に具備し、且つ、出力/入力インターフェースを介して相互に情報を伝送することで、マルチチップ 型のフィードバック式モジュール化燃料電池装置の構造を実装、構築でき、且つ、例えばノートブックコンピュータ、携帯電話、PDA等のような各種電力使用装置に容易に統合できる。
3.フィードバック式モジュール化燃料電池装置は、安定化電力の供給電圧の出力を具備することにより、電力使用装置に良質な電源(Power Source)を供給することができる。
【実施例】
【０００８】
図１は、本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置の構造見取図、図２が本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置のブロック図、及び、図３が本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置の具体的な実施例である。本考案の図１で開示する構造の下での特徴によると、本考案のフィードバック式モジュール化燃料電池装置10の実施手段は、例えば同一プリント回路板19を用いてこれら燃料電池ユニット13、及び、銅箔配線を製造し、且つ、例えばセンサー、マイクロプロセッサ、電気抵抗、コンデンサなどの複数個の能動、及び/或いは、受動電子デバイス21を銅箔配線に溶接することで、本考案のエネルギー管理ユニット11を構成している。フィードバック式モジュール化燃料電池装置10にエネルギー管理能力を具備することで、これら燃料電池ユニット13が電気化学的反応過程内において、各センサー111a、111b、111cの監視制御の下、及び、マイクロプロセッサ115と定電圧モジュール119の管理下で、有効的、且つ、安定して電力出力を提供させることができる。
【０００９】
図１から図３内において、フィードバック式モジュール化燃料電池装置10には、主に少なくとも１個以上の燃料電池ユニット13、及び、エネルギー管理ユニット11を含み、それぞれ以下で説明する。これら燃料電池ユニット13が陽極燃料と陰極燃料の供給を得てから、電気化学的反応を起して電力を発生する。エネルギー管理ユニット11は、これら燃料電池ユニット13からの電力発生機能を管理することで、陽極燃料と陰極燃料を最適な状態でこれら燃料電池ユニット13に供給制御することに用いる。
【００１０】
エネルギー管理ユニット11には、センサーモジュール111、出力/入力インターフェース113、マイクロプロセッサ115、電気回路117、及び、定電圧モジュール119を含み、且つ、電気回路117を介してエネルギー管理ユニット11のその他の構成がこれら燃料電池ユニット13と電気的に接続する。センサーモジュール11の実施手段は、下記のようなそれぞれのセンサーを用いることができる。液位センサー111aは、陽極燃料の当時の液面高度を検出することに用いる。濃度センサー111bは、陽極燃料の当時の濃度を検出することに用いる。温度センサー111cは、陽極燃料と陰極燃料の当時の温度を検出することに用いる。これらセンサー111a、111b、111cは、センサー作動で発生したセンサー信号が、電気回路117を介して出力/入力インターフェース113に接続して外部に伝送することができ、また、電気回路117を介してマイクロプロセッサ115に接続することができる。センサーモジュール111に用いるセンサーデバイスも、マイクロマシン技術で製造したデバイスを用いることができる。
【００１１】
図４Aから図４Bに示す出力/入力インターフェース113の実施例を見ると、出力/入力インターフェース113は、信号の伝送、及び、電力伝送のルートを提供することに用い、また、その具体的な実施手段ではコネクタ、金端子などの方法を用いることができる。本考案のフィードバック式モジュール化燃料電池装置10は、出力/入力インターフェース113を介して外部の電子装置、或いは、設備と情報交換を行うため、当然、これら燃料電池13で発生した電力も出力/入力インターフェース113を介して外部に向かって出力することができる。出力/入力インターフェース113で伝送する信号種類は、アナログ信号、或いは、デジタル信号とすることができ、また、これら信号は温度変化信号113a、濃度変化信号113b、液位変化信号113c、或いは、その他の制御信号113dとすることができる。これら信号はI2C、SMBus等の伝送手段で、デジタル信号113eが温度変化情報、濃度変化情報、液位変化情報、その他の制御情報などを表示し、I2Cの伝送手段を介して伝送することができる。更に、図４Aから図４Bに示す符号「＋」と符号「−」は、それぞれ定電圧モジュール119から出力された安定化電力の供給電圧の正極と負極を示している。
【００１２】
マイクロプロセッサ115の主な機能は、これら燃料電池ユニット13に対して管理を行うことで、これら燃料電池ユニット13に最適な電力効果を発揮させることができ、また、マイクロプロセッサ115にマイクロプロセッサを用いて実施することができる。マイクロプロセッサ115は、これらセンサー信号の受信、及び、出力/入力インターフェース113を経由して伝送された信号を受信して、例えば温度変化信号、液位変化信号、濃度変化信号等の信号に基づいて、陽極燃料と陰極燃料に対して処理を行い、最適な条件に適合することでこれら燃料電池ユニット13に供給する。更に、マイクロプロセッサ115は定電圧モジュール119に対して制御信号を出すことで、電圧モジュール119が発生すべき電圧値を指定することもできる。
【００１３】
電気回路117の実施手段には、少なくともプリント回路板19で形成される銅箔配線を含む。更に、本考案のフィードバック式モジュール化燃料電池装置10は、更に一歩進んで燃料供給装置15、及び、燃料循環装置17を含む。燃料供給装置15を外部に設置することで、陽極燃料、或いは、陰極燃料をこれら燃料電池ユニット13に供給することに用い、供給する陽極燃料、或いは、陰極燃料の流量をマイクロプロセッサ115でその流量の大きさを制御させ、その他、燃料供給装置15を出力/入力インターフェース113と電気的に接続することを選択するように配置することもできる。燃料循環装置17は、これら燃料電池ユニット13から流出する陽極燃料、或いは、陰極燃料を収集することに用い、そして、これら收集した陽極燃料、或いは、陰極燃料をリサイクル利用することができる。燃料循環装置17は、出力/入力インターフェース113と電気的に接続することを選択するように配置することもできる。更に、マイクロプロセッサ115を介して燃料供給装置15、及び、燃料循環装置17に対して制御を行うことで、異なる濃度の燃料を循環させることができる。
【００１４】
定電圧モジュール119は、これら燃料電池ユニット13とマイクロプロセッサ115間において接続し、定電圧モジュール119がこれら燃料電池ユニット13から発生した電力を受け、その後更に安定化電力の供給電圧を出力し、この安定化電力の供給電圧が出力/入力インターフェース113に接続する。更に、定電圧モジュール119とマイクロプロセッサ115は、単体の電子デバイス、或いは、それぞれ単独の電子デバイスに統合することができる。
【００１５】
本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置10は、例えばメタノール燃料電池システムのような液体燃料型燃料電池システム、及び、水素酸素燃料電池システムのようなガス型燃料電池システムに応用することができる。
【００１６】
本考案は、具体的な実施例で上記のとおりに開示したが、開示した具体的な実施例が本考案として限定的に用いることではなく、該項目を熟知する技術者は本考案の精神と範囲に基づき各種の改変と修飾を行なうことができ、行なった改変或いは修飾も全て本考案の保護範疇にあり、本考案の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲に定義するものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置の構造見取図である。
【図２】本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置のブロック図である。
【図３】本考案であるフィードバック式モジュール化燃料電池装置の具体的な実施例である。
【図４】本考案の出力/入力インターフェースの具体的な実施例である。
【図５】本考案の出力/入力インターフェースの別の具体的な実施例である。
【符号の説明】
【００１８】
10    フィードバック式モジュール化燃料電池装置
11    エネルギー管理ユニット
13    燃料電池ユニット
15    燃料供給装置
17    燃料循環装置
19    プリント回路板
21    電子デバイス
111   センサーモジュール
111a  液位センサー
111b  濃度センサー
111c  温度センサー
113   出力/入力インターフェース
113a  温度変化信号
113b  濃度変化信号
113c  液位変化信号
113d  制御信号
113e  デジタル信号
115   マイクロプロセッサ
117   電気回路
119   定電圧モジュール
【図１】
0003117546.tif 000003
【図２】
0003117546.tif 000004
【図３】
0003117546.tif 000005
【図４】
0003117546.tif 000006
【図５】
0003117546.tif 000007